利用中、小功率激光做微型結構件的填絲激光焊接，是確保焊接接頭質量、接頭性能、幾何形狀及尺寸精度的最佳焊接方案。改技術在提高生產效率、降低生產成本、改進結構的氣、油密封性能以及保證結構承力等方面較其它焊接更具有優勢。

與傳統焊接方法相比，激光焊接具有輸入能量密度高，工件熱影響區小，易于實現自動控制等優點，在工業生產這噢乖有著廣泛的應用。談到激光焊接時，大家往往會想到不用填料的具有數千瓦甚至數十千瓦輸出功率的二氧化碳激光焊接，或者是具有數千瓦輸出功率的YAG激光焊接。毫無疑問，不加填料的大功率激光焊接給制造業的發展帶來了飛躍性的進步，解決了加工精度較高的結構零件的焊接難題。但是，對于一些加工精度稍、要求焊透深度較厚、不允許受高熱的結構零件和可焊性較差的材料，不加填料的激光焊接已不能適用，它會產生焊接質量缺陷（如出現氣孔、凹陷、結構變形或者不能焊上），造成整個零件或部件報廢，這就使激光焊接制造技術的應用受到了很多限制。

一直以來，國內大功率激光焊接機并不十分成熟，需要大功率激光焊接機的單位需花費數十位到近數百萬從國外進口。

激光填絲焊接的研究為解決無填絲在激光焊接應用中受到的限制提供了有效的解決途徑。然而，通常所說的激光填絲焊接多指大功率或者超大功率的激光填絲焊接，這類焊接主要針對較大或較厚的零部件，且已有大量的研究成果和文獻指導。

而針對不允許受高熱、易變形等薄壁結構，微型結構的填絲焊惡極研究則很少，這類零部件由于焊縫對接間隙寬度不確定，間隙形狀隨零件對接處的加工狀況和裝配質量隨機變化，因而無法自動控制被焊工件的運行，也無法控制填絲的填充方向和速度。

與非填絲焊接相比，激光填絲焊接具有以下優點：1、避免了對工件加工、裝配要求過于嚴格的問題；2、可實現用較小功率焊接較厚、較大的零件；3、可以通過改變填絲成分控制焊縫區域組織性能。

實驗表明，只有激光輸出功率小于40W，且作用時間較短時，填絲及試件基體較為均勻地受熱，從而避免產生過高溫度使樣件變形，也避免了填絲的汽化和蒸發。

激光輸出功率的影響

激光輸出功率稍微發生改變，焊接熱影響區尺寸就會發生較大變化，當功率升高幾瓦時，樣件會因溫度過高而被蒸發，甚至融斷；當功率太低時，試件則會因能量密度不足而不能熔融，即使延長作用時間，也只能使試件發紅而變形，仍然不能實現熔融焊接。

填絲速度的影響

填絲填充速度不能過快，過快會造成填絲因為來不及熔化而堆積，很容易因為外力導致填絲脫落是焊縫開焊；如果填充速度過慢又不能達到效果，木材會因為長時間被激光作用而熔斷。需要掌握合適的速度才能獲得滿意的焊接效果。

填絲角度的影響

填絲角度是試件與填充焊絲之間的夾角，這是影響焊接效果的關鍵因素之一。如果角度太大，激光不能有效地到達焊接位置，母材與填絲之間不能均勻地受熱熔融，就會影響焊縫成型。實驗法相較小的填絲角度更有利于焊接。

焊接速度的影響

對于手動激光焊接來說，光斑的重疊量也是影響焊接的重要因素之一。由于樣件移動式手動的，移動量太大會使光斑重疊量太小，不能充分融化填絲及母材，導致焊縫焊接不牢；如果移動量太小，光斑重疊量則會太大，填絲激光母材因承受較高能量密度而受高熱，導致焊接位置的材料被蒸發甚至熔斷。因此合適的焊接速度才能獲得滿意的焊接質量。

保護氣體的影響

保護氣體的流速和方向對焊縫表面質量起著致關重要的作用，他可以保護熔池不被氧化，帶走熔池表面的汽霧以保護聚焦透鏡不被蒸發的汽霧污染。氣體流量過大或過小均不能得到滿意的焊縫。流量過大時，熔池攪拌激烈，易產生氣孔等缺陷，并帶走大量熱量，影響焊接熔融；流量過小則不能起到對工件的保護作用。

焊點中心位置的影響

由于所用激光輸出功率較小，因此激光光斑中心位置的設定也是非常重要的。開始的激光光斑必須對準焊絲，先將其熔化攤開后，在考慮與母材的連接。

被焊零件表面潔凈情況的影響

被焊工件的表面是否清潔，對焊縫質量起到決定性的作用。清潔不徹底時，焊縫會出現氣孔、裂紋等缺陷，會使焊縫強度大大降低。

坡口間隙的影響

實際焊接過程中，由于坡口間隙不確定、坡口形狀具有很大的隨機性，因此，在焊接實驗時，需要隨時調整焊接速度、送絲毒素等參數，否則焊縫酒水出現問題。

應用領域

在航空領域由于機載設備上的個零部件結構尺寸通常都較小，對各元器件的性能及精度有很高的要求。比如其中的各種型號壓力續電器及鋰電池外殼的密封焊接，這是此類器件加工的最后一道工序，如果采用普通的激光密封焊接，對殼體零件的加工、配合精度要求很高。如果用大功率激光填料焊接，焊接時產生的高熱必然影響內部元件的性能。而中小功率激光填料焊機誒降低了對于殼體零件加工精度的要求，同時也避免了產生高熱的問題。對于各型熱磁傳感器探針的對接焊接，新型戰斗機彈射座椅上的火箭包外殼、特種螺栓、真空膜盒等的焊接，如果使用大功率激光焊接必然使部件因受高熱而變形。在如各種微電機齒輪軸、油箱、各種陀螺軸承組合件的焊接，葉輪、葉盤、葉環的焊接，轉子的焊接，鈦合金承力機匣的焊接，燃燒室襯套的焊接等，中小功率激光填料焊接技術具有得天獨厚的優勢。

中小功率的激光填料焊接技術也用用于其它軍品。如長征系列火箭、東方系列火箭中的各種高壓氣瓶的焊接，以及各種液體燃料箱體的焊接等等。總之，用中小功率激光填絲焊接技術可以確保型號的設計質量。

在無填料激光焊接中，焊縫的成分取決于母材的成分，很難按照實際需要進行調整。若采用填充焊料激光焊接，應用于激光焊接之一先進制造技術的加工優點，可以通過調整填充焊料的成分來改善焊縫的組織性能、防止缺陷的產生，滿足設計及工藝要求。

另外，激光深熔焊是，一般使用大功率激光器，對設備的要求較高。當被焊工件較小時，因熱輸入搞，熱影響區域大、變形嚴重的還會影響產品的性能參數，是產品結構嚴重變形，甚至整個結構零件報廢。

利用中小公路激光做微型結構件的填絲激光焊接，是確保焊接接頭質量、接頭性能、幾何形狀激光尺寸精度的最佳焊接方案。該技術在提高生產效率、降低生產成本、改進結構的氣油密封性能以及保證結構承力等方面較其它焊接更具有優勢。

利用較小YAG脈沖激光進行填絲焊接，能夠形成較好的焊接接頭。

在熱導焊模式下，手動控制焊接可以獲得較為均勻的焊接接頭。這對于加工尺寸一致性較差的微型結構件的填絲焊接是一個更可行、更具操控性的方法。

利用較小功率的激光器，采用激光填絲焊接技術，配額和激光深熔焊接工藝可實現厚板的焊接，焊縫逐層形成每次無須達到很大的融深。這對于激光焊接技術的推廣具有較大的現實意義。

西方國家曾經想拋棄中小激光焊接技術，但隨著研究的發展，他們發現中小功率激光焊接技術是無法放棄的，在再次對其進行研究。借鑒西方國家的經驗，在發展大功率激光的同時，我們也應該加強對中小激光焊接領域的不斷研究。

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2015-0911